Bài 1. SÓNG ÂM – NGUỒN NHẠC ÂM
(Bài học được dạy trong 2 tiết)
I. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Định nghĩa đƣợc Sóng âm.
- Biết đƣợc phƣơng pháp thực nghiệm để khảo sát dao động âm là dùng dao động
kí điện tử (hoặc thiết bị có chức năng tƣơng đƣơng) và đầu thu micrô. - Nắm đƣợc các đặc trƣng vật lí của âm.
- Đề xuất đƣợc phƣơng án dùng dao động kí điện tử (hoặc thiết bị có chức năng tƣơng đƣơng), micrô, máy phát âm tần và loa điện động để tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của các đặc trƣng sinh lí vào các đặc trng vật lí của âm.
- Thông qua TN rút ra đƣợc độ cao của âm phụ thuộc vào tần số: tần số càng lớn thì âm phát ra càng cao; độ to của âm phụ thuộc vào tần số và mức cƣờng độ âm.
- Quan sát các dạng đồ thị của một nguồn âm khi giữ tần số không thay đổi rút ra kết luận: Các âm có cùng độ to, độ cao nhƣng ta vẫn phân biệt đƣợc các âm đó là do dạng đƣờng cong biểu diễn dao động âm khác nhau.
- Hiểu đƣợc sự phụ thuộc của đặc trƣng sinh lí của âm vào các đặc trƣng vật lí (độ cao phụ thuộc vào tần số, độ to phụ thuộc vào tần số và mức cƣờng độ âm, âm sắc phụ thuộc vào dạng đƣờng biểu diễn dao động âm).
- Phân biệt đƣợc nhạc âm và tạp âm; nguồn nhạc âm chia thành hai loại: các loại dây đàn và các loại cột khí của sáo, kèn.
- Biết đƣợc vai trò của hộp cộng hƣởng trong các nguồn âm.
2. Về kĩ năng
- Rèn luyện kĩ năng quan sát, thu thập và xử lí kết quả quan sát đƣợc. - Rèn luyện kĩ năng đƣa ra dự đoán đối với một hiện tƣợng vật lí.
- Rèn luyện kĩ năng làm việc nhóm.
II. Chuẩn bị
- Một máy vi tính cá nhân; 2 micrô; bộ khuếch đại ; các nguồn âm: nhị, sáo, âm thoa.. dây nối; ổ cắm điện.
- Máy chiếu Projecter.
- HS cần ôn lại các kiến thức về âm ở lớp 7.
III. Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động 1 Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời. Nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ: - Định nghĩa sóng cơ học ? Phân biệt sóng ngang, sóng dọc ?
- Thế nào là hai nguồn phát sóng kết hợp ? Thế nào là hai sóng kết hợp ? Hai sóng kết hợp gặp nhau thì tạo nên hiện tƣợng gì ?
Đặt vấn đề: Chúng ta đang sống trong một thế giới âm thanh (tiếng cƣời nói, tiếng đàn nhạc du dƣơng, tiếng ồn ào ngoài đƣờng phố?). Tại sao ta lại nghe đƣợc các âm thanh đó? Để trả lời đƣợc các câu hỏi này chúng ta nghiên cứu bài học hôm nay.
Hoạt động 2 . Tìm hiểu nguồn gốc của âm thanh và cảm giác về âm
+ Thảo luận nhóm, sau đó đại diện nhóm lên báo cáo kết quả.
- Khi phát ra âm thì các nguồn âm đều dao động.
+ Nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu: Khi lá thép đàn hồi, chuông gió, mặt trống, loa phát ra âm, thì các nguồn âm này có chung đặc điểm gì ? Nêu các câu hỏi:
- Dùng máy vi tính phát ra tín hiệu và đƣa vào loa điện động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Lấy tay sờ vào màng loa thấy màng loa rung lên.
- Cầm 2 đầu của tờ giấy đặt sát màng loa khi loa phát ra âm.
+ Suy nghĩ cá nhân, sau đó thảo luận chung toàn lớp
- Khi loa dao động, làm cho lớp không khí ở bên cạnh lần lƣợt bị nén, giãn. Không khí bị nén, giãn truyền cho các phần tử không khí ở xa hơn.
- Dao động đƣợc truyền đi trong không khí, tạo thành Sóng âm (tƣơng tự nhƣ sóng nƣớc: vì có nguồn âm và môi trƣờng đàn hồi bao quanh nguồn âm.) có cùng tần số với tần số của loa. Sóng âm truyền qua không khí và truyền đến tai ta tác dụng vào màng nhĩ làm cho màng nhĩ cũng dao động với cùng tần số đó. Dao động của màng nhĩ lại đƣợc truyền đến các dây thần kinh thính giác làm cho ta có đƣợc cảm giác về âm thanh.
- Có thể dùng nguồn âm là loa và máy tính để làm thí nghiệm không ? - Bằng cách nào để có thể kiểm tra khi phát âm, loa dao động ?
- Có thể dùng tay cảm nhận đƣợc dao động âm trong không gian không ? - Có thể dùng tờ giấy hoặc các vật quanh ta để kiểm tra đƣợc không ? + Nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu tiếp
- Vì sao âm thanh từ loa phát ra lại truyền đến tai ta?
Nêu các câu hỏi gợi ý:
- Môi trƣờng xung quanh loa là gì?
- Khi âm thoa dao động thì lớp không khí xung quanh loa sẽ có hiện tƣợng gì? - Sự nén giãn của lớp không khí xung quanh loa có đƣợc truyền ra môi trƣờng xung quanh không ?
Hoạt động 3. Tìm hiểu phƣơng pháp thực nghiệm khảo sát những tính chất của âm và phân biệt nhạc âm và tạp âm
+ Thảo luận chung toàn lớp
- Phƣơng pháp: chuyển dao động âm thành dao động điện.
Dụng cụ thí nghiệm : - Đầu thu micrô
- Dao động kí điện tử (hoặc thiết bị có chức năng tƣơng đƣơng)
+Quan sát và ghi nhớ.
+ Thảo luận nhóm, sau đó đại diện nhóm lên báo kết quả. Đƣa ra phƣơng án thiết kế thí nghiệm kiểm chứng:
- Dùng micro để thu âm tại 1 điểm. - Dùng tín hiệu dao động trực tiếp từ nguồn để khảo sát tính chất dao động của nguồn âm.
+ Nêu câu hỏi để HS tìm hiểu phƣơng pháp thực nghiệm khảo sát những tính chất của âm: Hãy đƣa ra phƣơng pháp khảo sát dạng dao động âm?
GV nêu câu hỏi gợi ý:
- Khi ca sĩ hát trƣớc micrô, nói trƣớc ống nói của máy điện thoại, thì tín hiệu âm chuyển thành tín hiệu điện. Liệu có thể ghi lại dạng đồ thị âm bằng cách nào? - Có thể dùng máy tính để ghi lại dạng đồ thị âm đƣợc không ?
Nếu đƣợc thì cần những dụng cụ thí nghiệm nào ?
+ Giới thiệu về cấu trúc của máy tính và tính năng của phần mềm dao động kí điện tử Multi-Instrument.
+ Tiến hành thí nghiệm khảo sát dạng dao động của sóng âm.
+ Có thể kiểm chứng lí thuyết về dao động cƣỡng bức(tần số nghe đƣợc bằng tần số nguồn âm, dao động của âm tại 1 điểm có dạng giống với dao động của nguồn âm) hay không? Nếu có hãy thiết kế phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán trên ?
+ Quan sát thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và rút ra nhận xét.
+ Thảo luận chung toàn lớp.
- Đồ thị của âm do các nguồn nhạc âm phát ra là những đƣờng cong tuần hoàn có tần số xác định.
- Đồ thị của tiếng loa khi TV không có sóng là đƣờng cong không tuần hoàn và không có tần số xác định. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Ghi nhận (đánh dấu ở SGK).
án thí nghiệm khả thi.
+ Tiến hành thí nghiệm chứng minh tần số và dạng sóng âm nghe đƣợc giống sóng âm phát ra từ nguồn âm.
+ Yêu cầu HS so sánh hình ảnh thu đƣợc trên máy tính đồ thị của tiếng ồn trắng và tiếng do đàn Piano phát ra.
Dạng dao động của tiếng ồn trắng
Dạng dao động của đàn Piano
Xác nhận ý kiến đúng của học sinh và thể chế hoá kiến thức:
- Âm do các nhạc cụ phát ra thì êm ái, dễ chịu và đồ thị dao động của chúng có đặc điểm chung là những đƣờng cong tuần hoàn có tần số xác định. Chúng đƣợc gọi là nhạc âm.
- Những âm thanh nghe chối tai hay tiếng réo, gây cảm giác khó chịu, đồ thị của chúng là những đƣờng cong không tuần hoàn, không có tần số xác định. Chúng đƣợc gọi là tạp âm.
Hoạt động 4. Tìm hiểu các đặc trƣng vật lí của âm
+ Liên hệ với sóng cơ, trả lời đƣợc: - Tần số f
- Bƣớc sóng λ - Biên độ A
- Vận tốc truyền âm v
+ Tiếp thu, ghi nhận (đánh dấu các kết luận SGK).
+ Quan sát thí nghiệm.
+ Nêu câu hỏi để HS tìm hiểu các đặc trƣng vật lí của sóng âm: Sóng âm có những đặc trƣng vật lí nào ?
+ Xác nhận ý kiến đúng và bổ xung thêm một số đặc trƣng vật lí của âm: - Năng lƣợng âm: Là năng lƣợng dao động của các phần tử vật chất của môi trƣờng truyền âm (E ~ A2)
- Cƣờng độ âm I : là năng lƣợng sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phƣơng truyền sóng trong một đơn vị thời gian (I ~ A2
). Đơn vị : 2 m W - Mức cƣờng độ âm : ( L) Là loga thập phân của tỉ số I /I0 0 0 10 lg I I I I L L
Trong đó I0 : cƣờng độ âm chuẩn I : cƣờng độ âm tại điểm đó.
Đơn vị : Ben (B),hoặc dB (đêxiben) 1B = 10dB.
+ Giới thiệu cho HS về phƣơng pháp đo các đặc trƣng vật lí của âm.
+ Tiến hành thí nghiệm biểu diễn các
Hoạt động 5. Tìm hiểu các đặc trƣng sinh lí của âm và mối liên hệ của chúng với các đặc trƣng vật lí.
+ Dựa vào kiến thức đã học ở lớp 7 trả lời đƣợc:
ồ ề: tần số thấp; lanh lảnh: tần số cao. ấm : tần số thấp ; the thé: tần số rất cao.
- Độ cao là đặc trƣng sinh lí để phân biệt âm cao (bổng) với âm thấp (trầm).
+ Thảo luận nhóm, sau đó đại diện nhóm lên báo cáo kết quả. Các nhóm đƣa ra dự đoán:
- Độ cao phụ thuộc vào biên độ dao động âm.
- Độ cao phụ thuộc vào tần số. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Độ cao phụ thuộc vào cả biên độ và tần số của dao động âm.
+ Thảo luận nhóm, sau đó đại diện nhóm lên báo cáo kết quả.
- Dùng một nguồn âm có thể thay đổi tần số và biên độ của dao động âm để nghe độ cao của âm thay đổi thế nào.
+ Gợi lại kinh nghiệm của HS thông qua các ví dụ, để HS nhớ lại về độ cao của âm:
- Trong đời sống vẫn thƣờng nói Giọng nữ cao, giọng nam trầm.
- Giọng nói của ngƣời đƣợc mô tả bằng nhiều tính từ : ồ ề, ấm, lanh lảnh, the thé.. với mỗi trƣờng hợp hãy nhận định về tần số âm tƣơng ứng? + Độ cao của âm là gì?
+ Nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu: Độ cao của âm phụ thuộc vào đặc trƣng vật lí nào của âm và phụ thuộc nhƣ thế nào vào các đặc trƣng vật lí đó?
+ Hãy thiết kế phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán trên?
+ Thông báo:
+ Lắng nghe và rút ra nhận xét: - Độ cao không thay đổi khi biên độ dao động âm thay đổi.
- Âm có f3 = 5000Hz phát ra cao hơn so với âm có tần số f2 = 2000Hz. - Âm có tần số f2 = 2000Hz phát ra cao hơn so với âm có tần số f1 = 1000Hz.
+ Độ cao phụ thuộc vào tần số của âm: Tần số lớn nghe thấy âm cao, tần
sự thay đổi tần số của âm phát từ loa bằng cách đọc ngay giá trị tần số trên chƣơng trình phát tín hiệu âm tần mà không cần phải dựa vào dao động kí điện tử. Chƣơng trình phát tín hiệu âm tần cho phép ta thay đổi đƣợc tần số và âm lƣợng của âm phát ra (biên độ). GV kết hợp điều chỉnh âm lƣợng cho HS quan sát (giới thiệu dụng cụ và cách lắp ráp).
- Để tìm hiểu độ cao phụ thuộc vào đồng thời hai yếu tố nhƣ trên, ta sẽ giữ nguyên một yếu tố, thay đổi yếu tố còn lại xem độ cao phụ thuộc vào yếu tố đó nhƣ thế nào.
+ Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS lắng nghe độ cao do âm phát ra trong các trƣờng hợp:
- Giữ tần số không đổi f = 900Hz, tăng dần biên độ dao động,
- Giữ biên độ âm không đổi, thay đổi tần số lần lƣợt : 1000Hz, 2000Hz, 5000Hz.
+ Độ cao của âm phụ thuộc vào yếu tố nào? Phụ thuộc nhƣ thế nào?
số thấp nghe thấy âm trầm. + Ghi nhận (đánh dấu ở SGK)
+ Dựa vào kiến thức đã học ở lớp 7 trả lời đƣợc:
- thều thào, thủ thỉ: nghe thấy âm nhỏ.
hét, nói oang oang: nghe thấy âm to.
- Thay đổi cƣờng độ âm.
- Độ to là đặc trƣng sinh lí của âm cho chúng ta cảm giác nghe thấy âm to hay nhỏ.
+ ghi nhớ khái niệm.
+ Thảo luận nhóm, đƣa ra dự đoán: - Độ to phụ thuộc vào tần số, biên độ dao động âm.
+ Đề xuất phƣơng án thí nghiệm: Dùng máy tính có chƣơng trình phát tín hiệu âm tần, máy tính giả lập dao động kí điện tử và đầu thu micrô ghi
+ Gợi lại kinh nghiệm của HS thông qua các ví dụ, để HS nhớ lại về độ to của âm:
- Ông, bà cao tuổi thƣờng nghe kém. Khi muốn nói để cho ông, bà nghe rõ hơn, em phải nói to hơn.
- Giọng nói của con ngƣời đƣợc diễn tả bằng nhiều tính từ : thều thào, thủ thỉ, hét, nói oang oang... Với mỗi trƣờng hợp hãy nêu nhận định về độ to của âm? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khi hạ giọng để nói nhỏ lại hay lên giọng để nói to, âm phát ra đã thay đổi đại lƣợng vật lí nào?
+ Độ to của âm là gì?
+ Nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu: Độ to của âm phụ thuộc vào đặc trƣng vật lí nào của âm và phụ thuộc nhƣ thế nào vào các đặc trƣng vật lí đó?
+ Hãy thiết kế phƣơng án thí nghiệm để
lại đồ thị dao động âm, lần lƣợt thay đổi tần số và biên độ xem độ to thay đổi nhƣ thế nào (nhƣ thí nghiệm trên).
+ Quan sát, lắng nghe và rút ra kết luận:
- Biên độ dao động càng lớn thì nghe âm càng to.
- Với các âm có tần số khác nhau thì cũng cho ta cảm giác nghe thấy âm to nhỏ khác nhau.
+ Độ to của âm phụ thuộc vào tần số và biên độ của âm.
+ Vì cƣờng độ âm tỉ lệ với biên độ dao động, nên độ to của âm có phụ thuộc vào cƣờng độ âm.
+ Ghi nhận (đánh dấu ở SGK).
+ Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS lắng nghe độ to do âm phát ra trong các trƣờng hợp:
- Giữ nguyên tần số, thay đổi biên độ dao động của âm phát ra, nghe độ to của âm thay đổi thế nào.
- Giữ nguyên biên độ dao động, thay đổi tần số của âm phát ra, nghe độ to của âm thay đổi thế nào.
+ Độ to của âm có phụ thuộc vào những đại lƣợng vật lí nào?
+ Độ to của am có phụ thuộc vào cƣờng độ của âm hay không?
+ Xác nhận ý kiến đúng và phân tích: mà đối với mỗi một âm phát ra I0 là không thay đổi do đó, mức cƣờng độ âm tỉ lệ với biên độ dao động suy ra: Độ to của âm phụ thuộc vào mức cƣờng độ âm.
+Kết luận: Độ to của âm phụ thuộc vào tần số và mức cƣờng độ âm. + Nêu ví dụ: Cùng một bài hát tức là có cùng độ cao, nhƣng do các ca sĩ khác nhau thể hiện tại sao ta vẫn phân biệt đƣợc giọng hát của từng ngƣời, đó là đặc trƣng sinh lí của âm.
+ Ghi nhận (đánh dấu ở SGK).
+ Đƣa ra câu trả lời dự đoán: Âm sắc phụ thuộc: tần số, biên độ, cƣờng độ âm, mức cƣờng độ âm,...
+ Làm thí nghiệm nhƣ trƣờng hợp